作者：解螺旋.子非魚

轉(zhuǎn)載需授權(quán)注來(lái)源：解螺旋,，醫(yī)生科研助手

ceRNA假說(shuō)自提出以來(lái)，就引起了科研研究者的廣泛注意,。有大量的研究結(jié)果為它提供了支持,，但是也引發(fā)了一些質(zhì)疑。近期在《Nature Reviews Genetics》發(fā)表一篇有關(guān)ceRNA的綜述,，評(píng)估了支持和反對(duì)ceRNA假說(shuō)的一些證據(jù),，以及內(nèi)源性miRNA海綿（miRNA sponge）互相作用的影響。

ceRNA（competitive endogenous RNA,，競(jìng)爭(zhēng)性內(nèi)源RNA）是一種基因表達(dá)調(diào)控模式,，由mRNA之間通過miRNAs反應(yīng)元件（MREs）達(dá)到相互調(diào)控的目的。其具體機(jī)制如下圖所示：當(dāng)ceRNA表達(dá)沉默時(shí),，mRNA則在miRNA介導(dǎo)的沉默復(fù)合體（RISC）作用下降解,；而當(dāng)ceRNA表達(dá)激活后,，可競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合RISC復(fù)合物，降低miRNA抑制功能,，上調(diào)靶基因的表達(dá)量,。

ceRNA調(diào)控基因表達(dá)的機(jī)制圖

本綜述共介紹了六部分內(nèi)容，包括人工miRNA抑制劑（miRNA海綿）,、ceRNAs的實(shí)驗(yàn)證據(jù),、ceRNA網(wǎng)絡(luò)、全轉(zhuǎn)錄組RNA競(jìng)爭(zhēng),、增強(qiáng)ceRNA活性的模型以及ceRNA驗(yàn)證的限制性,。

miRNA海綿主要包含兩類：反義寡核苷酸和含有miRNA結(jié)合位點(diǎn)的轉(zhuǎn)基因載體。前者主要是由和miRNA幾乎完全互補(bǔ)的小單鏈RNA寡核苷酸組成的,，可通過2’-O-甲基化,，膽固醇修飾或形成一個(gè)發(fā)夾結(jié)構(gòu)來(lái)增強(qiáng)其穩(wěn)定性。miRNA海綿只有達(dá)到高劑量時(shí),，才能對(duì)miRNA功能起著抑制作用,。后者可以表達(dá)3’UTRs（富集多個(gè)miRNA結(jié)合位點(diǎn)）的基因載體，可在哺乳細(xì)胞內(nèi)的強(qiáng)啟動(dòng)子的作用下進(jìn)行穩(wěn)定表達(dá),。

目前已由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過的ceRNA主要有以下幾種：

• mRNA：mRNA一般含有保守的miRNA結(jié)合位點(diǎn)（如富含3’UTR）,，也可通過ceRNA機(jī)制來(lái)調(diào)節(jié)靶基因的表達(dá)量。

• 假基因轉(zhuǎn)錄物（Pseudogenes）和長(zhǎng)鏈非編碼RNA（lncRNA）：假基因通常是基因組中與編碼基因序列同源的非功能性基因組DNA拷貝,，一般情況下都不被轉(zhuǎn)錄,，絕大多數(shù)假基因被認(rèn)為是lncRNAs。

• 環(huán)狀RNA（circRNA）：circRNA呈封閉環(huán)狀結(jié)構(gòu),，不受RNA外切酶影響,，因富含miRNA結(jié)合位點(diǎn)可解除miRNA對(duì)靶基因的抑制作用，升高靶基因的表達(dá)水平,。

The active transcriptome available for microRNA binding competition

研究人員在計(jì)算機(jī)學(xué),、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和AGO免疫沉淀的基礎(chǔ)上形成一個(gè)ceRNA網(wǎng)絡(luò),?？赏ㄟ^依賴于序列信息和基因表達(dá)水平的生物信息學(xué)軟件（如Target Scan和miRanda等）來(lái)預(yù)測(cè)ceRNA-miRNA的相互作用。

內(nèi)源性基因全轉(zhuǎn)錄組RNA大量存在時(shí)可以抑制miRNA的功能活性,。其中,，全轉(zhuǎn)錄組RNA的miRNA結(jié)合位點(diǎn)的結(jié)合強(qiáng)度和數(shù)目對(duì)miRNA功能活性起著重要的作用。另外,，ceRNA在生理學(xué)上豐度表達(dá)的變化量并不能抑制miRNA的功能活性,，同時(shí)只有當(dāng)miRNA-target的摩爾比例達(dá)到一致時(shí)，ceRNA才能達(dá)到最好的抑制效果。

全基因轉(zhuǎn)錄組的化學(xué)計(jì)量模型提出了ceRNA豐度的變化對(duì)miRNA活性影響的假說(shuō),。而細(xì)胞的亞細(xì)胞定位（如P小體）可提高ceRNA豐度,，增強(qiáng)ceRNA活性。

另一個(gè)影響ceRNA功能活性的因素是ceRNA的結(jié)構(gòu),。首先,，ceRNA的二級(jí)發(fā)夾結(jié)構(gòu)或者是環(huán)狀結(jié)構(gòu)都可增強(qiáng)ceRNA穩(wěn)定性。其次,，ceRNA中不完全堿基配對(duì)的miRNA結(jié)合位點(diǎn)的結(jié)合能力要比完全堿基配對(duì)的強(qiáng)至少20倍,。

全轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析和實(shí)驗(yàn)證據(jù)之間的不一致是與這兩種方法的特異限制性有關(guān)的。

在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的過程中,，很難通過外源性miRNA和ceRNA來(lái)模擬生理狀態(tài)下miRNA和ceRNA的表達(dá)量,。且用AGO免疫沉淀技術(shù)對(duì)內(nèi)源性miRNA和其靶基因進(jìn)行定量時(shí)，過表達(dá)的外源性AGO也可影響內(nèi)源性的RISC活性,。另外,，在Dicer敲除的細(xì)胞株中，由于Dicer酶的多效性,，很難通過單獨(dú)抑制功能來(lái)區(qū)分mRNA的編碼和非編碼功能,。

盡管可以通過生物信息軟件評(píng)估ceRNA活性，但是該方法的最大限制就是它們完全依賴于miRNA-靶基因預(yù)測(cè)算法的一兩個(gè)實(shí)際應(yīng)用,，如TargetScan僅僅通過編碼轉(zhuǎn)錄物的3’UTR來(lái)預(yù)測(cè)miRNA的靶基因,；Target Accessibility（PITA）、miRanda和TargetProfiler僅考慮了miRNA-target相互作用的可能性,。

參考文獻(xiàn)：EndogenousmicroRNA sponges: evidence and controversy